除鐵增白是提高高嶺土附加值和應用效果的重要手段，為了去除高嶺土原礦中的鐵、鈦礦物及有機質(zhì)等著(zhù)色物，提高其白度，必須要對其進(jìn)行選礦提純。

近年來(lái)由于用戶(hù)對產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，大大推動(dòng)了高嶺土選礦工藝和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)上高嶺土的選礦加工工藝主要分為干法和濕法。

（1）干法工藝

干法工藝主要采用風(fēng)選，是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的加工工藝。采出的原礦經(jīng)過(guò)錘式破碎機碎至25mm后，給入籠式破碎機，使粒度減小到6.35mm，籠式破碎機內的熱空氣將高嶺土的水分由采出的20%降至10%左右。碎后的礦石則經(jīng)配有離心分離機和旋風(fēng)除塵器的吹氣式雷蒙磨進(jìn)一步磨細。

該工藝可將大部分砂石除去，用于造紙工業(yè)時(shí)，該產(chǎn)品可作為填料層灰分含量小于10%或12%處的填料，此時(shí)產(chǎn)品的亮度要求不高。

通常硬質(zhì)高嶺土采用干法生產(chǎn)，可省掉產(chǎn)品脫水和干燥過(guò)程，減少微粉流失，工藝流程短，生產(chǎn)成本低，適宜于干旱和缺水地區。

（2）濕法工藝

濕法工藝包括礦石準備、選礦加工和產(chǎn)品處理三個(gè)階段。

準備階段包括配料、破碎和搗漿等作業(yè)。

選礦階段包括水力分級、浮選、選擇性絮凝、磁選、化學(xué)處理（漂白）等作業(yè)，以除去不同的雜質(zhì)。

漂白的粘土用高速離心機、旋轉式真空過(guò)濾機或壓濾機脫水。濾餅經(jīng)再分散成55%-65%固體的礦漿，然后噴霧干燥制成松散的干品。部分干品被混入到分散的礦漿中制成70%固體，再運至造紙廠(chǎng)。

軟質(zhì)高嶺土用濕法生產(chǎn)。造紙涂布用高嶺土，對物質(zhì)組成、白度、粒度組成、粘濃度和含砂量等方面都有較高的要求，一般采用濕法工藝。

（1）分散劑降粘

分散劑可以改善高嶺土懸浮液的分散狀況和流變性，能明顯地改善洗選、水力旋流器分級、高梯度磁選等分選效果，顯著(zhù)提高生產(chǎn)能力，且易于控制和操作。

加入分散劑改善高嶺土粘度特性是目前最常用的一種有效方法，應用最廣的是加入聚丙烯酸鹽、聚磷酸鹽等負電性分散劑來(lái)調節料漿的粘度。

近幾年表面活性劑工業(yè)的快速發(fā)展，也豐富了高分子分散劑的種類(lèi)。表面活性劑能夠吸附在高嶺土表面上，從而改變高嶺土表面的帶電狀況，極大地影響高嶺土料漿的粘度。通過(guò)無(wú)機、有機及高分子分散劑的復配使用，能起到很好的效果還能降低成本。

（2）機械加工

日本專(zhuān)利介紹，通過(guò)應用合成樹(shù)脂球的濕法球磨機或介質(zhì)攪拌型磨機將平均粒徑為1.5-6μm之間的高嶺土磨碎，通過(guò)這種方法獲得涂布級高嶺土，既不會(huì )破壞高嶺土的結晶，又不會(huì )使涂布液粘度提高，特別是代替剝片粘土。

Albert等發(fā)現，對于原礦粘度較高的高嶺土，在液體漿料狀態(tài)下，用無(wú)機氫氧化鋁聚合物絡(luò )合體可將其粘度顯著(zhù)降低。

姜磊等對湖北恩施建始地區的煤系高嶺土原礦進(jìn)行初選、破碎、粉磨、剝片之后，利用水力旋流器進(jìn)行選礦試驗，得到的最終產(chǎn)品白度大于88%，且產(chǎn)品中主要雜質(zhì)鐵、鈦含量均有所下降。

（3）表面改性

高嶺土表面改性是指用物理、化學(xué)方法對高嶺土粉體表面進(jìn)行處理，以改變其表面電性、表面浸潤性、表面吸附性和反應特性等性質(zhì)。

高嶺土表面結構官能團有：-Si（Al）-OH、-Si-O-Al-和-Si（Al）-O，這些活性點(diǎn)是對高嶺土進(jìn)行表面改性的基礎。

偶聯(lián)劑改性是目前最主要的方法，目的在于改變高嶺土表面親水親油性，提高與有機相中的相容性。

歐洲專(zhuān)利介紹在造紙涂料和油漆涂料改性土的研究，用水溶性有機多元酸或者分子量為200-1000的聚乙酞亞胺、聚乙烯二胺或其單體和乙烯二鹵化物/甲醛的縮合物作改性劑，可以改變粘土礦物的懸浮性、流變性。

（4）細粒分級

國外高嶺土超細分級技術(shù)和設備進(jìn)展較快，尤其是美國、英國等一些國家的高嶺土加工，離心機早已成功地用于高嶺土的超細分級，產(chǎn)品粒度達到數微米或亞微米的范圍。

近年來(lái)，對高嶺土超細分級設備的工藝參數、結構、應用范圍等進(jìn)行了大量研究，水力旋流器作為微米級超細分級設備也有很大發(fā)展，瑞典、英國、德國等研制出了一種直徑為10mm的水力旋流器，成功地用于-10μm高嶺土分級。

德國AKW公司用聚氨基甲酸醋優(yōu)質(zhì)材料，制造直徑300、200、125、75、50、40、20、10mm的水力旋流器，不同直徑的水力旋流器用來(lái)分離不同粒級的產(chǎn)品，φ10mm旋流器機組，產(chǎn)品分級粒度-2μm可達96%左右。

為滿(mǎn)足產(chǎn)品對粒度的要求，一般采用一級或二級離心分級。美國普遍采用Bird公司生產(chǎn)的沉降式離心分級機，如美國恩格爾達公司，粗選的礦漿在精選前首先進(jìn)行離心分級，第一次分級使-2μm達到80%-90%，第二次離心分級使-2μm達94%-96%以上，滿(mǎn)足生產(chǎn)超光澤、超亮度的高級涂布高嶺土的要求。

英國ECC公司采用螺旋離心機進(jìn)行細粒分級，得到-2μm75%，-10μm達99.5%的高級產(chǎn)品和99.99%小于53μm的粗粒產(chǎn)品。

現在國內外對分級技術(shù)的研究大多集中在超細分級機方面，其中濕式分級包括臥螺分級離心機、螺旋沉降離心機、復合流臥螺機、小直徑水力旋流器、渦輪旋流器等。

（5）磁選

高嶺土中的染色物質(zhì)如銳鈦礦、金紅石、赤鐵礦、云母和黃鐵礦等均具有弱磁性，可以用高梯度磁選機將它們除去。

美國恩格爾哈達公司2個(gè)精選廠(chǎng)，采用PEM-84型高梯度磁選機，處理能力8t/h，使含TiO21.8%-2.0%的原礦降低到0.8%，白度由原來(lái)的83%提高到85%。

目前正在加速發(fā)展新型永久超導材料，力圖降低超導磁體的成本，以使這項技術(shù)更廣泛地應用于高嶺土和其他非金屬礦的選礦。

高嶺土比較適合用高梯度超導磁選機，這種磁選機可處理幾個(gè)微米或亞微米級別極弱的順磁場(chǎng)礦物。超導磁選機能長(cháng)期運轉，與常規磁選機相比，降低電耗80%-90%，占地面積為原來(lái)的34%，質(zhì)量為原有的47%。

另外，其還具有快速激磁和退磁能力，可使設備減少分選、退磁和沖洗雜物所需的時(shí)間，從而大大提高了礦物的處理量。

（6）浮選

浮選的目的是從高嶺土中浮選出鐵、鈦等雜質(zhì)。

由于雜質(zhì)顆粒極細，通常采用載體浮選工藝。載體礦物可以是方解石、硅砂等（325目），載體礦物的用量一般為高嶺土質(zhì)量的10%-20%，載體的一部分經(jīng)過(guò)回收可再利用。

浮選過(guò)程中所用的藥劑包括：分散劑硅酸鈉，pH調整劑氫氧化銨和苛性鈉，捕收劑塔爾油、脂肪酸及石油磺酸鈣。

但載體浮選存在不少缺點(diǎn)，載體的水化需要大量的藥劑。浮選過(guò)程只能在礦漿濃度較低時(shí)有效，從而增加脫水費用。所加載體必須從粘土產(chǎn)品中盡可能地清除，并從泡沫產(chǎn)品中回收以循環(huán)使用。殘留在粘土中的化學(xué)藥劑及載體礦物對最終產(chǎn)品有害。

美國恩格爾哈達公司Molntyre精選廠(chǎng)在生產(chǎn)中用載體浮選法除去高嶺土中的銳鈦礦，以0.043mm的方解石為載體，用塔爾油、燃料油作捕收劑，石油磺酸鈣做輔助捕收劑，氫氧化銨做pH值調整劑（pH值8.2-8.5），載體浮選除去微細粒銳鈦礦效果良好。原礦中TiO21.8%-1.2%，經(jīng)浮選后TiO2可降低到0.3%-0.4%，白度由原來(lái)的83%提高到了87%。但整個(gè)工藝過(guò)程復雜，生產(chǎn)成本較高。

Young等提出一種處理高濃度粘土礦漿的浮選工藝。粘土先進(jìn)行氧化漂白后再調漿，礦漿濃度為30%-40%，加分散劑硅酸鈉進(jìn)行搗漿，然后在pH值6.5-7.0時(shí)，用過(guò)硫酸鉀漂白，漂白后的粘土加CaCl2和油酸在高速搗漿機中調漿20min，再稀釋至20%-30%進(jìn)行浮選浮選時(shí)加入聚丙烯酸鈉做粘土分散劑和抑制劑，礦漿攪拌數分鐘后進(jìn)行浮選除去銳鈦礦雜質(zhì)。

（7）選擇性絮凝

選擇性絮凝一般用來(lái)處理重選磁選和浮選方法難以奏效的高嶺土除雜。

1975年美國Mereade發(fā)表了“選擇性絮凝提純高嶺土”的專(zhuān)利報告。Meroade所提出的工藝：礦漿濃度3%-20%，pH值8.0-9.5，加入少量可溶性多價(jià)陽(yáng)離子（CaCl2）活化，然后加入一種水溶性的弱陽(yáng)離子聚丙烯酞胺進(jìn)行選擇性絮凝。用這種方法可除去粘土中的TiO2，使高嶺土白度提高4.5%左右。

印度有人研究用六偏磷酸鈉做分散劑、聚丙烯酞胺做絮凝劑分離高嶺土和磷酸鈣，具有明顯的選擇性。大多數高嶺石的零電點(diǎn)（PZC）在pH值2.8-4.8，邊緣PZC在pH值7.3-7.8，當pH值大于邊緣PZC的pH值時(shí)，高嶺石不絮凝。

盡管選擇性絮凝對極細顆粒粘土除雜是一種高效的方法，但它尚有某些缺陷：該工藝礦漿濃度比較低，必有大量的水要在后續作業(yè)中除去，粘土絮凝團的夾雜，產(chǎn)品回收率較低，殘余的聚合絮凝劑對最終產(chǎn)品的有害影響。因而目前選擇性絮凝提純高嶺土仍處于實(shí)驗室或半工業(yè)研究階段。

（8）化學(xué)漂白

高嶺土中鐵的賦存狀態(tài)有兩種：結構鐵和游離鐵。結構鐵存在于高嶺石晶格中，以Fe3+置換八面體中的Al3+，化學(xué)除鐵處理對結構鐵不產(chǎn)生影響，可去除絕大部分游離鐵。

化學(xué)漂白方法中對含氧雜質(zhì)效果明顯且應用廣泛的是連二亞硫酸的鈉鹽或鋅鹽的還原漂白法，它在酸性介質(zhì)中能將三價(jià)鐵還原成可溶性的二價(jià)鐵，隨溶液洗滌除去。在一定條件下，以硫酸的效果較好，鹽酸次之，草酸最差。

美國專(zhuān)利介紹，采用漂白和絮凝聯(lián)合法，先加入次氯酸鈉，再加H2O2，最后加入連二亞硫酸鈉漂白，經(jīng)過(guò)漂白之后，再用選擇性絮凝，可以極大的提高白度。

有人發(fā)明了氧化還原聯(lián)合方法，先用強氧化劑，如臭氧、次氯酸鈉等處理含硫雜質(zhì)，將鐵氧化成三價(jià)鐵，再用還原劑進(jìn)行常規的漂白處理。

由于連二亞硫酸鈉還原漂白產(chǎn)品白度不穩定，存放易返黃，為了解決這一問(wèn)題，有人研究了還原-絡(luò )合漂白法，即在還原的過(guò)程中加入絡(luò )合劑，使還原后的二價(jià)鐵離子與絡(luò )合劑形成可溶性的穩定絡(luò )合物隨溶液排出。

國外研究報道，用蔗糖或其水解物作還原劑，在酸性介質(zhì)中除鐵，除鐵率可達98%。用硼氫化鈉和氫氧化鈉來(lái)處理高嶺土礦漿，隨后加入SO2或硫酸溶液生成新鮮的連二亞硫酸鈉與礦漿中的氧化鐵起作用，達到除鐵的目的。

（9）脫水

美國高嶺土選礦一般采用外濾式圓筒真空過(guò)濾機進(jìn)行脫水。這種外濾機最大的優(yōu)點(diǎn)就是連續排渣，便于工序之間的銜接，過(guò)濾效率較高。脫水前礦漿濃度25%左右，真空過(guò)濾后含固量達60%左右。

英國高嶺土脫水設備主要使用頂裝式壓濾機、板框式頂裝式壓濾機、側裝式自動(dòng)高壓壓濾機以及管式壓濾機（ECC專(zhuān)利）。壓濾機進(jìn)漿濃度20%-25%，普通壓濾機產(chǎn)品濾餅固體含量65%-70%左右，高壓壓濾機固體含量為75%左右，管式壓濾機進(jìn)漿固體含量15%，壓濾后固體含量82%-83%，一次脫水后不需干燥，可直接出廠(chǎng)。

近年來(lái)出現了一種利用電場(chǎng)中荷電粒子電泳特性的新型過(guò)濾工藝——電泳電滲過(guò)濾機。其原理為：在電場(chǎng)中，帶負電的粒子移向陽(yáng)極，雙電層中配衡離子移向陰極。當順利抵達陽(yáng)極時(shí)，在用來(lái)保護電極的陽(yáng)極薄腆上形成濾餅，陽(yáng)極濾餅采用電滲法進(jìn)一步脫水，多余水分以電滲原理用泵通過(guò)荷電的浦餅毛細管排出，而濾布所粗蓋的陰極室則在真空條件下協(xié)助濾液排出。

Dorr-Oliver公司已生產(chǎn)出可作半間歇操作的電濾機，其容積為18.9m3，每個(gè)陰極與陽(yáng)極的面積為55.4m2，經(jīng)電泳電滲過(guò)濾機過(guò)濾的產(chǎn)品不需噴霧干燥，因而脫水費用經(jīng)濟。

目前世界上各主要高嶺土生產(chǎn)國，正在努力改進(jìn)原有設備，完善工藝，不斷研究并采用新工藝、新設備、新技術(shù)，以便更好地有效利用資源，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。同時(shí)大力發(fā)展深加工技術(shù)，對高嶺土產(chǎn)品進(jìn)行加工和改性、復合以適應各工業(yè)部門(mén)的特殊需要。

綜上所述，造紙用高嶺土選礦加工的研究主要有以下特點(diǎn)：

（1）機械加工和表面改性可以提高高嶺土的利用率，但成本過(guò)高，操作較復雜、分散劑降粘是最常用的方法。

（2）選礦作業(yè)除采用水力旋流器分級外，也采用離心分級機、砂磨機、高梯度磁選機、浮選機，以提高產(chǎn)品細度和降低鐵、鈦、硫等雜質(zhì)，多種作業(yè)聯(lián)合處理及最終產(chǎn)品多是高嶺土選礦工藝的主要特征。目前分級技術(shù)的研究大多集中在超細分級機方面。

（3）除雜提純技術(shù)：化學(xué)漂白工藝生產(chǎn)高白度的高嶺土產(chǎn)品效果好，但成本高，對環(huán)境影響較大；磁選成本低，對環(huán)境影響小，但效果較差；超導高梯度磁選機能耗少，處理量大，產(chǎn)品純度高。因此，用化學(xué)法改變鐵的賦存狀態(tài)，再用磁選法除去，是該技術(shù)的發(fā)展方向。

（4）電泳/電滲脫水工藝將礦漿濃度提高到70%左右，而生產(chǎn)費用大大低于噴霧干燥，是造紙涂布用高嶺土脫水的發(fā)展方向。

來(lái)源：造紙涂布級高嶺土選礦加工研究進(jìn)展，作者：方金宇、林金輝